基本信息
- 项目名称：
- 基于类纸屏幕广播的课件同步分阅系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系统首先需要在教室内搭建一个较好的无线网络环境，将发送端电脑和接收端电子纸阅读器连接到无线网络，发送端通过发送程序将PPT等课件以图片的形式经过无线网络发送到接收端，接受端会将图片显示并记录在手持的电子纸阅读器上，并且可以自由翻阅，这样学生可以通过手持终端来清晰地观看老师的授课内容。
- 详细介绍：
- 本系统使用两台桥接的型号为Dir-618的D-Link路由器搭建一个较好的无线网络环境，服务器主机连接到此无线网络，服务器端打开程序： 1、点击“启动PPT”按钮：PPT程序会打开，再通过PPT程序打开待播放的课件 2、根据需要设置反馈方式：包括四种（无反馈，UDP，TCP，TCP和UDP）。UDP：仅通过UDP方式进行反馈；TCP：仅通过TCP方式进行反馈；TCP和UDP：通过先是UDP反馈再进行TCP反馈。 3、设置广播参数。广播次数：同一个文件循环广播的遍数；数据包大小：将文件按照固定的大小进行切割，得到固定大小的数据包；广播时间间隔：广播每个包之间的延迟时间，与路由器的缓存有关；等待时间：客户端等待一段时间，如果在等待期间，客户端收到新的数据，则计数器清零，如果计数达到设置的参数值，则在无反馈模式下认为接收结束，有反馈模式下则准备进行反馈。 4、设置对应反馈方式的参数。UDP总时间：UDP反馈使用总时间，反馈端反馈间隔：终端未接收完全时两次反馈的基时间间隔，随机数：客户端端两次反馈的基时间间隔加上一个设置范围内的随机数为反馈时间间隔；发送端处理间隔：服务器端隔一定间隔收集一次反馈信息，并进行广播；TCP总时间：TCP反馈使用总时间。 5、根据需要，通过点击按钮或通过快捷键“CRTL+WIN+B”进行全屏截图及发送或者通过点击按钮或通过快捷键“CRTL+WIN+A”进行鼠标截图及发送。 客户端打开电子书阅读器进入主界面，然后选择系统设置->网络设置，连接对应无线网络。进入客户端程序后，当接收服务器端第一次发送的数据后，在本地根据其中的信息建立对应的文件夹目录，之后当一张图片接收完全后便会自动刷新屏幕显示该图片，用户可以通过终端上的功能键选择放大、缩小、旋转等操作以方便阅读。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计、发明目的：随着二十一世纪我国高等教育的飞速发展，数字化时代的多媒体技术改变了板书时代主要依靠教师、通过教材向学生传授知识的模式，大多数教师主要采用PPT电子教案进行教学，板书成为辅助手段。但是大学教室较大，很多同学看不清PPT和黑板，导致他们注意力不集中，跟不上教师的进度，致使课堂效率降低。本作品提出一种改善课堂质量的方案，目的在于能够有效解决广大学生在实际课堂学习中的信息获取困难的问题。 基本思路：本作品基于UDP和TCP传输协议，利用Wi-Fi网络,借助摄像头拍摄功能和屏幕截取，通过图像处理、数据传输和信号反馈，将教师演示的课件及板书内容实时传输并显示在学生手中具有E-ink屏幕的电子阅读器设备上，从而实现课件及板书的同步分阅功能。 技术关键：1.网络的搭建2.图像的压缩技术3.网络传输反馈机制，在本作品实现的过程中，除了以上技术以外，还有很多需要通过研究克服的关键技术：嵌入式操作系统技术；Linux编程技术；交叉编译技术；文字图像采集技术；信息交互技术；服务器数据库管理技术；软硬件配置程序设计技术；类纸显示技术； 创新点：1.提高课堂效率，保证学生能即时手边观看课件内容，缩短了学生记笔记的时间2.增强了课堂的互动性。3.将无线屏幕广播技术和类纸显示技术引入课堂4.减少纸质教学资源的浪费，直接有益于节能环保。 主要技术指标：1．Wi-Fi互联2．多机通信3. 使用时间4. 主显示屏5．摄像头分辨率 6．数据传输接口 7. 使用环境8. 操作系统
科学性、先进性
- 同类对比：科学技术的发展已经为课堂问题提供了一些尝试性的解决方案，其主要借助有线或无线网络技术以笔记本电脑、PDA 等电子设备作为课堂上的学生终端，以实现促进学生学习的目的。不过这些产品多数价格昂贵、辐射较强、易引起视觉疲劳，且手机和PDA的屏幕均过小，笔记本电脑携带不便，使得学生使用这一类产品仍有一定弊端。然而采用电子墨水技术的电子阅读产品却具有保护视力、无辐射等优点，同时其成本相对低廉许多，却可以实现课堂上所需的图片、文字存储阅读与简单互动等基本功能。在这样一个比较新的领域下做课堂应用，是一个新的尝试。在国内外相似命题中，少见类似尝试。将类纸技术应用到课堂，也高效的利用了它的优越性，与此同时，作品综合屏幕截取、摄像头图像处理、UDP协议广播技术的优势改善并提高了课堂教学质量，期望能推进教学改革。 技术特点：1、基于类纸屏幕显示的图像处理技术 2、基于反馈机制的的UDP、TCP混合无线传输技术3、可用于课堂教学、会议等多种场合的的信息同步解决方案4、无辐射、低功耗的环保健康产品
获奖情况及鉴定结果
- 2010年5月，于南开大学，参加南开大学“国家大学生创新性实验计划”评选，并最终入围，确定为该计划实施项目。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 可采用现场演示及录像的形式进行作品展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：本系统需要预先搭建无线网络环境，服务器端通过截图进行图片发送。客户端能够接收到发送端的数据。 技术特点和优势：避免了有线网络教室内复杂的布线，相比于以手机等作为终端的数字化课堂，该系统的数据信号更加稳定可靠。 适用范围及推广前景：在现在的课堂、会议等中小型会议交流教学场所均可使用，由于本产品有很强的移动性以及功能扩展性，所以在其他领域也有继续开发的应用前景。 市场分析：通过SWOT市场分析，认为市场发展战略应采用进攻型战略。初期战略：可以通过与高等院校合作建立试验点切入市场。一旦得到高等教育界认可，即可全国覆盖经营。中期战略：在已有的市场基础上，建立品牌效应与链接，并保持技术先进。长期战略：增大研发投入，保证品牌链中产品的技术领先权。 经济效益预测：1. 当前绝大多数教室中均配置了台式电脑以辅助教师教学。2. 客户端采用电子书阅读器，有两种推广方式。一种是采用租赁的方式，二是采取学生集中购买的方式。3.无线网络节点的布置需要考虑教室的实际情况。
同类课题研究水平概述
- 随着计算机网络技术的发展和普及，网络教室在高校教育领域的应用越来越广泛。一个网络教室系统通常包括服务器程序和客户端程序两部分，其中服务器端主要负责进行客户端监控、用户管理、信息发送等工作，而客户端则实现公开发言、私下讨论、电子举手等功能。随着科技的发展，客户端的选择日趋多元化。 PC： 现有网络教室普遍采用基于PC的有线网络。实达公司于2000年推出了他们的产品“实达进取2000多媒体教室”，实现了学生与教师的同步和互动等功能。然而，虽然这种以PC作为终端的网络教学模式可以丰富教学内容，提高学生的学习兴趣。但是这种方式不能满足便携移动的需求，而且由于耗电量大、辐射产热多、硬件要求严格等缺点，推广性不是很强。 笔记本电脑和UMD： 戴尔、因特尔等公司近年来提出的数字化课堂方案都是以笔记本电脑作为学生使用的终端设备，同时提供网络方案、教学管理软件等。2006年日本PBJ公司曾在日本京都立命馆小学推行UMD教学试验。虽然以笔记本电脑、UMD（超移动设备）等高端电子设备作为终端设备具有便携性好、功能全面和学生使用方便等特点，但是成本问题限制了此类产品的推广应用。如威盛平台UMD的价格达到了近7000元，而Intel公司于2010年推出的支持一对一数字化学习理念的学习型笔记本电脑价格在4000元左右，相比之下，本系统采用的电子书价格仅在1000元左右。 电子书： 津科、汉王等电纸书阅读器生产厂商近年来均提出了将电纸书引入课堂的方案，为此津科公司进行了基于类纸电子阅读器的多重无线网络应用研究，使电纸书阅读器以3G和Wi-Fi网络作为实现网络应用功能的平台。同时，津科公司还专门开发了“翰林电子书包”教学系统，并于2003年在南开中学进行了三个班的试验。每名学生都有一台电纸书阅读器作为终端，学生所有的课本、参考资料、课堂笔记、作业、试卷、工具书等都可以从教室服务器下载到电子书里，方便携带，轻松阅读。然而电纸书阅读器虽然已经拥有了网络浏览器、网上书店、教学存储设备等功能，但是以它作为数据接收端实现图像实时广播之前却是空白。
